Kontakt: emily.li@wecistanche.com

Riskfaktorer för njursjukdomar associerade med urinbiomarkörkoncentrationer hos HIV-positiva personer; en tvärsnittsstudie

Anthony N. Muiru1* et.al

Abstrakt

BakgrundHIV-positiva personer bär en överbelastning avkronisk njursjukdom(CKD); konventionella metoder för att bedöma njurhälsa är dock okänsliga och ospecifika för att upptäcka tidigtnjurskada. Urinbiomarkörer kan upptäcka tidigtnjurskada, och kan bidra till att minska risken för uppenbar CKD.

MetoderTvärsnittsstudie av HIV-positiva personer i Multicenter AIDS Cohort Study och Women's Interagency HIV Study. Vi mätte nivåer av 14 biomarkörer, fånga flera dimensioner avnjurskada. Vi utvärderade sedan associationer av kända CKD-riskfaktorer med urinbiomarkörer med hjälp av separata multivariabeljusterade modeller för varje biomarkör.

ResultatAv de 198 deltagarna var en tredjedel på HAART och var viralt undertryckt. Den stora majoriteten (95 procent) hade bevarad njurfunktion, bedömd med serumkreatinin, med en median eGFR på 103 ml/min/1,73 m2 (interkvartilt intervall (IQR): 88, 116). I våra multivariabla analyser varierade sambanden mellan varje CKD-riskfaktor med urinbiomarkörnivåer i storlek. Till exempel var HIV-virusmängden främst associerad med förhöjda interleukin(IL)-18 och albuminuri, medan högre CD4-nivåer var associerade med lägre monocyt kemoattraktant protein-1 (MCP-1) och 2-mikroglobulin. Däremot var äldre ålder signifikant associerad med förhöjda 1-mikroglobulin,njurskadanivåer av markör-1, klusterin, MCP-1 och kitinas-3-liknande protein-1, samt en lägre epidermal tillväxtfaktor och uromodulinnivåer.

SlutsatserBland hiv-positiva personer är CKD-riskfaktorer associerade med unika och heterogena mönster av förändringar i urinbiomarkörnivåer. Ytterligare arbete behövs för att utveckla sparsamma algoritmer som integrerar flera biomarkörer och kliniska data för att urskilja risken för uppenbar CKD och dess progression.

NyckelordUrin biomarkörer,Njurskada, HIV-infektion, Multicenter AIDS-kohortstudie (MACS), Interagency HIV-studie för kvinnor (WIHS)

Bakgrund

Den förbättrade förväntade livslängden bland behandlade HIV-positiva patienter har dämpats av den överdrivna bördan av åldersrelaterade icke-infektiösa komorbiditeter, inklusivekronisk njursjukdom(CKD). I denna population är CKD inte bara ett resultat av traditionella riskfaktorer, såsom diabetes och högt blodtryck, utan också från mänskligaotillräcklig bristvirus (HIV)-relaterade riskfaktorer], inklusive okontrollerad viremi, kronisk samtidig infektion med hepatit C-virus (HCV) och exponering för potentiellt nefrotoxiska antiretrovirala (ART) läkemedel. Dessa riskfaktorer kulminerar i en överrisk för kronisk nyck-sjukdom bland hiv-positiva personer jämfört med den allmänna befolkningen. Viktigt är att CKD avsevärt bidrar till överdriven sjuklighet och dödlighet som upplevs av HIV-positiva individer. Tidigare upptäckt avnjurskadaskulle potentiellt kunna bidra till att minska risken för uppenbar CKD och dess konsekvenser. Tyvärr, konventionella indikatorer förnjursjukdom, inklusive serumkreatinin och proteinuri, är relativt okänsliga och ospecifika för att upptäcka tidigtnjurskada.Dessa indikatorer på njursjukdom blir onormala endast när betydande skada ellerdysfunktionhar inträffat och de lokaliserar inte den specifika skadan i nefronet.

Däremot dyker nya urinbiomarkörer fram som giltiga markörer för tidiganjurskada. Dessa biomarkörer har visat sig förutsäga longitudinell njurfunktion såväl som andra negativa utfall i specifika kliniska scenarier, såsom efter större hjärtkirurgi, bland annatnjuretransplantationsmottagare och bland HIV-positiva och negativa ambulerande populationer. Men CKD (kronisk njursjukdom) patogenes involverar ofta flera riskfaktorer som kan orsaka skada på olika delar av nefronet och bidra till progressiv förlust av njurfunktion. Därför behövs sannolikt en uppsättning komplementära urinbiomarkörer, snarare än en enda biomarkör, för att fånga dessa flera dimensioner avnjurskadaoch att särskilja de platsspecifika riskfaktorerna inom nefronet. Helst skulle nivåer av dessa biomarkörer också prognosticera CKD(kronisk njursjukdom) risk, och därmed informera kliniskt beslutsfattande i en mängd olika kliniska miljöer som möter i vården av hiv-positiva personer.

För att utvärdera om varje CKD(kronisk njursjukdom)riskfaktor har ett distinkt mönster avnjurskada, undersökte vi deras samband med en panel av urinbiomarkörer för njurskada bland HIV-positiva individer som inte var på tenofovirdisoproxilfumarat (TDF) i Multicenter AIDS Cohort Study (MACS) och Women's Interagency HIV Study (WIHS). Vi antog att varje CKD-riskfaktor skulle vara associerad med nivåer av en unik uppsättning urinbiomarkörer, vilket indikerar en distinkt profil av njurskada ochdysfunktion.

Cistanche-extrakt för behandling av njursjukdom

Metoder

Studiepopulation och studiedesign

MACS och WIHS är pågående, longitudinella prospektiva observationsstudier av män respektive kvinnor, som antingen är infekterade med hiv eller anses ha hög risk att insjukna i hiv. MACS- och WIHS-kohorterna delar liknande forskningsmål, som inkluderar att karakterisera de långsiktiga fördelarna och negativa effekterna av ART. Båda kohorterna har tidigare beskrivits på annat håll. Kortfattat registrerade MACS 7355 män som har sex med män mellan 1984 och 2017 från fyra studieplatser: Baltimore, MD/Washington, DC; Chicago, IL; Los Angeles, CA; och Pittsburgh, PA/Columbus, Ohio. WIHS registrerade initialt totalt 4909 kvinnor 1994–1995 och 2001–2002 från sex studieplatser: Bronx och Brooklyn, NY; Chicago, IL; Los Angeles och San Francisco, CA; och Washington, DC WIHS registrerade därefter ytterligare 1216 kvinnor mellan 2011 och 2015 från den första uppsättningen av webbplatser, med tillägg av deltagare från Atlanta, GA, Birmingham, AL, Jackson, MS, Chapel Hill, NC och Miami, FL . I båda kohorterna administreras standardiserade frågeformulär för att få sociodemografisk och klinisk information under halvårsvisa studiebesök. Dessutom görs fysiska undersökningar och insamling av biologiska prover vid dessa besök. Vid vissa besök samlades även urinprover in och förvarades i varje kohort. Den aktuella tvärsnittsstudien använde data från en observationsstudie som utvärderade sambandet mellan TDF-baserad ART med förändringar i urinbiomarkörnivåer. Eftersom vi var intresserade av effekten av traditionell CKD(kronisk njursjukdom)riskfaktorer på urinbiomarkörer, utvärderade vi deltagarna precis innan initiering av TDF – ett känt nefrotoxin.

Mätning av urinbiomarkörer för njurskada

Rena uppfångningsurinprover togs prospektivt, kyldes omedelbart efter insamling och centrifugerades därefter. Supernatanter lagrades sedan i 1-mL alikvoter vid -80 grader tills biomarkörmätning utfördes, utan föregående frysning-upptining. Vi mätte nivåer av 14 urinbiomarkörer, var och en antagen för att indikera en distinkt dimension avnjurskada och dysfunktion.Även om de exakta patogena mekanismerna för dessa biomarkörer är ofullständigt förstådda, konceptualiserade vi dem enligt följande baserat på tidigare studier: 1) glomerulär/endotelskada: albumin-till-kreatinin-förhållande (ACR) och osteopontin (OPN); 2) proximalt rörformigtdysfunktion: cystatin C (CysC), 1-mikroglobulin (1m) och 2-mikroglobulin (2m); 3) tubulär skada:njurskadamolekyl-1 (KIM-1), trefoil faktor 3 (TFF3); klusterin, neutrofil gelatinas-associerat lipokalin (NGAL) och interleukin (IL)-18; 4) loop av Henle-dysfunktion: uromodulin (UMOD); och 5) tubulointerstitiell skada och fibros: monocyt kemoattraktant protein-1 (MCP-1), epidermal tillväxtfaktor (EGF), och. Alla urinbiomarkörer mättes med multipleximmunoanalyser från Meso Scale Discovery (MSD, Rockville, MD), förutom urinkreatinin som mättes med Roches enzymatiska kreatininanalys (Roche Diagnostics, Indianapolis, IN) och 1m, som mättes med en kommersiell analys (Siemens BN II Nephelometer, München, Tyskland). Variationskoefficienter inom analysen var < 15="" procent="" för="" alla="">

Cistanche-extrakt för behandling av njurskador och dysfunktion

Definitioner av riskfaktorer för CKD

Vi utvärderade följande CKD(kronisk njursjukdom)riskfaktorer: 1) ålder, 2) självrapporterad ras/etnicitet, 3) självrapporterad cigarettanvändning, 4) diabetes mellitus, 5) hypertoni, 6) HCV-saminfektion, 7) plasma HIV-1 RNA (viral belastning) och 8) CD4 plus räkning. I överensstämmelse med nationella riktlinjer och med tidigare MACS- och WIHS-analyser definierades diabetes mellitus som hemoglobin A1c större än eller lika med 6,5 procent, fasteplasmaglukos större än eller lika med 126 mg/dL (7 mmol/L), eller själv- rapporterad historia av diabetes med självrapporterad användning av antidiabetiska läkemedel. Hypertoni definierades som: två på varandra följande mätningar av systoliskt blodtryck (SBP) större än eller lika med 140 mmHg, eller diastoliskt blodtryck (DBP) större än eller lika med 90 mmHg, eller självrapporterad historia av hypertoni med självrapporterad användning av antihypertensiv medicin [36]. HCV-infektion bestämdes genom detekterbart HCV-RNA efter ett positivt HCV-antikroppsresultat. Detekterbar HIV-virusmängd definierades som plasma HIV-1 RNA Större än eller lika med 80 kopior/ml. I MACS mättes plasma-HIV-RNA-koncentrationerna med Roche COBAS Ultrasensitive Amplicor HIV-1-monitoranalys (lägre detektionsnivå (LLD) på 50 kopior/ml), eller Roche Taqman HIV-1-testet (LLD på 20 kopior/ml). I WIHS mättes plasma-HIV-RNA med Roche COBAS AmpliPrep/COBAS TaqMan HIV-1-test (LLD på 20 eller 48 kopior HIV-RNA/ml). Serumkreatininbaserad uppskattad glomerulär filtrationshastighet (eGFR) beräknades med användning av CKD-EPI-ekvationen.

Statistisk analys

Demografiska och kliniska egenskaper sammanfattades övergripande och stratifierades efter kohort. Vi utvärderade samband mellan riskfaktorer och biomarkörnivåer i en serie modeller: 1) separata ojusterade linjära regressionsmodeller; 2) multivariabla simultana linjära ekvationer;

och 3) multivariabel gles grupp minst absoluta krympnings- och urvalsoperator (MSG-LASSO). I alla modeller log-transformerades biomarkörkoncentrationer för att normalisera deras fördelningar, och resultaten återtransformerades för att producera uppskattade procentuella skillnader

i biomarkörnivåer hänförliga till varje riskfaktor. Vi kontrollerade för urinkreatinin i alla analyser för att ta hänsyn till urintonicitet. Ytterligare kovariater inkluderade andra raser, spansktalande raser, tidigare rökning och historia av ART-användning.

Vi använde separata linjära regressionsmodeller för varje biomarkör för att utvärdera ojusterade riskfaktorassociationer med robusta Huber-Weight-standardfel. Vi använde sedan multivariabla simultana linjära ekvationer (konstruerade med minsta kvadrater i tre steg) för att ta hänsyn till

korrelationer mellan urinbiomarkörer. Denna metod är mer lämplig än individuella regressionsmodeller med tanke på sambandet mellan biomarkörmätningarna. I ett sista steg, istället för att använda traditionella multipla jämförelsejusteringar för att kontrollera felfrekvensen av typ I, modellerade vi biomarkörer i kombination med MSG-LASSO-metoden för variabelt urval. För att erhålla motsvarande 95 procents konfidensintervall och p-värden för de LASSO-selekterade variablerna modellerade vi sedan biomarkörer i kombination med multivariabel linjär regression

analys med en L1-straff.

LASSO-analysen implementerades med R-paketet MSGLasso. Alla andra analyser utfördes med hjälp av SAS-systemet, version 9.4 (SAS Institute, Inc., Cary, NC).

Resultat

Av 198 hiv-positiva deltagare var majoriteten (64 procent) svarta, över hälften (56 procent) var kvinnor och medianåldern var 48 år (interkvartilintervall [IQR]: 41, 54) (tabell 1). Mediantalet för CD4 plus var 483 celler/mm3 ([IQR]: 338, 682), 29 procent av personerna hade odetekterbar HIV-virusmängd (HIV RNA < 80="" kopior/ml),="" 33="" procent="" var="" på="" art,="" 48="" procent="" var="" hypertoni,="" 17="" procent="" hade="" diabetes="" och="" 17="" procent="" var="" samtidigt="" infekterade="" med="" hcv.="" majoriteten="" (95="" procent)="" av="" deltagarna="" hade="">njurfunktionbedömt med serumkreatinin med en median eGFR på 103 ml/min/1,73 m2 (IQR: 88, 116). Dessutom hade deltagarna minimal albuminuri, med endast 8 procent som hade en ACR > 30 mg/g. Egenskaper inom varje kohort presenteras i tabell 1.

Som visas i tabell 2 observerade vi distinkta mönster av riskfaktorer associerade med varje biomarkör i ojusterade analyser. Till exempel var svart ras, nuvarande rökning, diabetes, HCV-seropositivitet och högre HIV-virusmängd individuellt associerade med högre nivåer av IL-18, medan högre CD4 plus-antal var associerat med lägre IL-18-nivåer . Omvänt, när det utvärderas ur varje CKDs perspektiv(kronisk njursjukdom)riskfaktorn hade de associerade biomarkörerna heterogena mönster och varierade i storlek. Till exempel hade nuvarande rökning det starkaste sambandet med höjder på 1 m, och storleken på punktuppskattningen var 3-faldig den höjd som observerades per 10-årsökning i ålder (106 procent högre a1m för nuvarande rökning jämfört med 36 procent för ålder).

Bland CKD(kronisk njursjukdom) riskfaktorer, äldre ålder visade statistiskt signifikanta samband med nästan alla dimensioner avnjurskada. I ojusterade analyser var högre ålder signifikant associerad med: 1) högre urinmarkörnivåer av proximal tubulärdysfunktion(1 m); 2) högre urinmarkörnivåer av tubulär skada (KIM-1, klusterin och NGAL); 3) lägre UMOD-nivåer, vilket tyder på loop of Henle-dysfunktion; 4) större albuminuri, vilket tyder på glomerulär skada; och 5) högre YKL-40, högre MCP-1 och 6) lägre EGF-koncentrationer, vilket tyder på tubulointerstitiell fibros. Däremot var HIV-virusmängden främst associerad med ökade nivåer av IL-18, 2-m och CysC. Högre CD4 plus-nivåer associerades med lägre nivåer av 1m, 2-m, IL-18, MCP-1 och CysC. Svarta jämfört med icke-svarta hade högre nivåer av NGAL, 2m, IL-18, TFF3 och YKL-40, de hade också lägre nivåer av EGF i ojusterade analyser.

Som visas i Fig. 1 och 2, även om de var försvagade, kvarstod många av riskfaktor- och biomarkörnivåassociationerna efter multivariabel justering i samtidiga linjära ekvationer (Fig. 1) och efter MSG-LASSO-val (Fig. 2). Till exempel förblev högre ålder signifikant associerad med markörer för proximal tubulär dysfunktion och skada, en loop av Henle-dysfunktion och tubulointerstitiell fibros, även efter kontroll för alla andra riskfaktorer i modellen. Men även om ålder var signifikant associerad med högre YKL40-nivåer i den multivariabla modellen (plus {{10}}.14, p=0.04), denna association försvagades efter LASSO-val ( plus 0.09, p=0.1). Dessutom var ålder inte längre signifikant associerad med ACR i den multivariabla modellen (plus 0.07, p=0.4) eller LASSO-urval (0.00 , s=0.9). HIV-virusmängd förblev huvudsakligen associerad med IL-18- och ACR-nivåer, medan högre CD4 plus-tal förblev associerade med lägre MCP-1-nivåer. Att notera var högre CD4 plus-tal associerade med lägre 1m-nivåer (− 0,16, p=0}.02) i den initiala multivariabla modellen men inte i den slutliga MSG-LASSO (− 0,11, p=0. 08), och lägre 2m-nivåer i MSG-Lasso (− 0,14, p=0.04) men inte i den multivariabla modellen (− 0,14, p=0}.08).

Diskussion

I denna tvärsnittsanalys av välkarakteriserade hiv-positiva män och kvinnor observerade vi att varje traditionell och hiv-specifik riskfaktor för CKD var associerad med nivåer av en unik uppsättning komplementära urinbiomarkörer, som varierade i storlek. Notera att denna studiepopulation hadebevarad njurfunktionbedömt av serumkreatinin, men ändå CKD (kronisk njursjukdom) riskfaktorer var associerade med förändringar i nivåerna av urinbiomarkörer, vilket framhävde att konventionella metoder för att bedöma njurhälsa kanske inte fångar tillräckligt tidigtnjurskada.De flesta av dessa biomarkörer har kopplats till longitudinella försämringar av njurfunktionen, vilket tyder på att biomarkörpanelen återspeglar begynnandenjursjukdomrisk i ett tidigare skede än vad som kan upptäckas kliniskt med nuvarande metoder.

Patofysiologin för CKD(kronisk njursjukdom)är komplex, särskilt bland HIV-positiva personer, och involverar flera riskfaktorer. Dessa riskfaktorer kan samtidigt bidra till skada i olika segment av nefronet, vilket så småningom kan leda till progressiv förlust avnjurfunktion. Sambandet mellan en viss CKD(kronisk njursjukdom)riskfaktor och ett specifikt mönster av förändringar i nivåer av urinbiomarkörer kan hjälpa till att diskriminera varje riskfaktors bidrag till njurskada i en mängd olika kliniska miljöer som förekommer inom HIV-vård. Till exempel var nuvarande cigarettrökning huvudsakligen associerad med förhöjningar på 1 m i våra slutliga modeller, medan HIV-virusmängden främst var förknippad med förhöjda IL-18 och ACR. Högre koncentrationer av urin 1 m hos en för närvarande rökande, hiv-positiv patient kan särskilja rökning som den primäranjureförolämpning, medan höjning av IL-18 tillsammans med ACR hos samma patient kan tyda på HIV-viremi som den dominerande boven. Att särskilja omfattningen och arten av varje riskfaktors bidrag till njurskada kan informera kliniskt beslutsfattande, såsom intensifiering av njurskyddande terapi, aggressiv behandling av modifierbara riskfaktorer och identifiering och avlägsnande av potentiella nefrotoxiner.

Dessutom kan bedömning av biomarkörnivåer i urinen hjälpa till att lokalisera platsen för skadan i nefronen. Till exempel var hypertoni associerad med högre ACR-nivåer. Hypertoni är känt för att orsaka glomerulär endotelskada, vilket återspeglas av albuminuri [39]. Högre ålder var associerad med förändringar i urinbiomarkörer som tyder på skada som sträcker sig över hela nefronet, inklusive proximal tubuli dysfunktion (1m), tubulär skada (KIM-1, klusterin och NGAL), en loop av Henledysfunktion(UMOD) och tubulointerstitiell skada och fibros (YKL-40). Vi noterade också att högre ålder var associerad med lägre EGF-nivåer, ett protein som anses vara en surrogatmarkör för regenerativ tubulär reserv som kan underlättanjurens förmågaför att återhämta sig från skada och långsam progression av CKD. Emellertid kan dysreglering av denna reparationsväg, som återspeglas av hög utsöndring av EGF i urinen, främja fibros, inflammation och progression av CKD. Vårt observerade samband mellan äldre ålder och denna omfattande panel avnjurskadamarkörer som indikerar skada över alla regioner i nefronet överensstämmer med väl beskrivna strukturella och funktionella förändringar som ses iåldrande njureinklusive minskat antal funktionella glomeruli, proximal tubuluskrympning, tubulär atrofi och interstitiell fibros. Eftersom denna kohort var medelålders bör liknande studier genomföras bland hiv-negativa personer för att avgöra om ålderns effekter pånjurepåskyndas av HIV-infektion.

Cistanche för att förbättra njurdysfunktion

Vi har tidigare rapporterat sambandet mellan HIV-viremi och ökade IL-18- och ACR-nivåer i urinen, och vi bekräftade dessa fynd i den här analysen som inkluderade både män och kvinnor. Även om vi visade konsekventa samband mellan HIV-virusmängd och urinbiomarkörnivåer, fann vi inte att den svarta rasen var associerad med vare sig ACR- eller IL-18-nivåer, som tidigare rapporterats. På samma sätt observerade vi inte ett samband mellan diabetes och ACR-nivåer i vår studie. Det finns flera möjliga förklaringar till denna observation. För det första var endast 32 av de studerade deltagarna i den aktuella analysen diabetiker så vi kan ha saknat tillräcklig kraft för att upptäcka skillnader i urinbiomarkörnivåer mellan deltagare med och utan diabetes. För det andra hade deltagarna i vår studie diabetes under en kort tidsperiod, med en medianduration av diabetes på 6,5 år (IQR 2,3–9,3). Vidare, i WIHS var medianhemoglobin A1c 6,7 (IQR 5,9–7,8), vilket tyder på utmärkt glykemisk kontroll och minst 40 procent av diabetespatienterna behandlades med renin-angiotensin-aldosteronsystemhämmare. Alla dessa faktorer har associerats med lägre ACR och förbättrade njurresultat i kliniska prövningar.

Våra resultat bör tolkas mot bakgrund av vår studies begränsningar. För det första är detta en tvärsnittsstudie så orsakande samband mellan CKD(kronisk njursjukdom)riskfaktorer och urinbiomarkörnivåer kan inte antas. För det andra var deltagare som ingick i denna studie individer som inte var på TDF, och våra resultat kanske inte kan generaliseras till patienter på sådana ART. För det tredje saknade vi njurbiopsiresultat att bekräfta närvaron avnjurskadahistologiskt; dock har urinbiomarkörer som valts ut för inkludering i denna analys alla visat sig vara associerade med akutnjurskada, längsgåendenjurfunktionnedgång och dödlighet. Slutligen kan vår provstorlek ha varit otillräcklig för att upptäcka fynd med måttliga effektstorlekar, särskilt när man använder den mycket konservativa LASSO-metoden.

Slutsatser

Vi har visat att varje känd CKD(kronisk njursjukdom) riskfaktor är associerad med ett distinkt mönster av förändringar i urinbiomarkörnivåer. Medan våra resultat belyser den potentiella kliniska nyttan av rutinmätning av flera biomarkörnivåer, kräver våra fynd validering i större, mer varierande patientpopulationer. Utvärdering av den prediktiva prestandan för mätning av biomarkörer i patientpopulationerna som beskrivs här tar upp ett nödvändigt steg i fastställandet av det potentiella värdet av mätning av biomarkörnivåer i urin för användning i bredare kliniska miljöer. I slutändan kommer sparsamma algoritmer som integrerar flera biomarkörnivåer resultat tillsammans med kliniska data att vara avgörande för att översätta dessa nya diagnostiska strategier till standard klinisk praxis.

Från: 'Riskfaktorer för njursjukdom associerade med urinbiomarkörkoncentrationer hos HIV-positiva personer; en tvärsnittsstudie av Muiru, Anthony N, Shlipak, Michael G, Scherzer, Rebecca et al.

----TidskriftBMC nefrologi, 20(1)ISSN1471-2369  DOI10.1186/s12882-018-1192-y